WO2007013167A1 - Rfタグ及びrfタグを製造する方法 - Google Patents

Rfタグ及びrfタグを製造する方法 Download PDF

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WO2007013167A1
WO2007013167A1 PCT/JP2005/013932 JP2005013932W WO2007013167A1 WO 2007013167 A1 WO2007013167 A1 WO 2007013167A1 JP 2005013932 W JP2005013932 W JP 2005013932W WO 2007013167 A1 WO2007013167 A1 WO 2007013167A1
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antenna
tag
radiating element
length
insulating layer
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PCT/JP2005/013932
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Takashi Yamagajo
Toru Maniwa
Manabu Kai
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Fujitsu Limited
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    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
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    • G06K19/067Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/077Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
    • G06K19/07749Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card
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    • H01Q1/38Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
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    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/16Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
    • H01Q9/28Conical, cylindrical, cage, strip, gauze, or like elements having an extended radiating surface; Elements comprising two conical surfaces having collinear axes and adjacent apices and fed by two-conductor transmission lines
    • H01Q9/285Planar dipole
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002Electrical device making
    • Y10T29/49016Antenna or wave energy "plumbing" making
    • Y10T29/49018Antenna or wave energy "plumbing" making with other electrical component

Definitions

  • the present invention relates to an RF tag and a method of manufacturing the RF tag.
  • RF tags are often used to manage various goods, articles, and other objects.
  • Such a system includes a large number of RF tags and a reader or writer device (hereinafter referred to as “RF tag reader”) that reads information from or writes information to the RF tags.
  • RF tag reader a reader or writer device
  • Each object is accompanied by an RF tag.
  • the leader is also called an interrogator.
  • the RF tag may be referred to as an RFID tag, a wireless tag, an IC tag, or the like. For example, identification information (ID), serial number, manufacturing date, manufacturing location, and other data should be written on the RF tag.
  • ID identification information
  • serial number serial number
  • manufacturing date manufacturing location
  • other data should be written on the RF tag.
  • RF tags are generally classified into an active type (active type) and a passive type (passive type). Active RF tags can provide their own power, and can simplify the device configuration on the RF tag reader side. The latter cannot prepare its own power, and operations such as ro information transmission are performed by receiving energy from the outside.
  • the noisy type is preferred from the viewpoint of making RF tags inexpensive, and is particularly promising in the future.
  • the former uses a frequency band of about several kilohertz or a frequency band of about 13 megahertz.
  • the latter uses UHF bands (eg 950 MHz) and higher frequency bands such as 2.45 gigahertz. From the standpoint of increasing the communicable distance and reducing the size of the RF tag, it is desirable to use high frequency signals.
  • the electromagnetic coupling method can communicate only about 1 meter at most. Also, at 950MHz, the power that only needs about 30cm per wavelength is 13MHz, and at 13MHz, it can reach 23 meters.
  • Non-Patent Document 1 at the time of filing this application describes a conventional RF tag that can be attached to metal.
  • Patent ⁇ l3 ⁇ 4 http://www.awid.com/product/mt_tag/mt.htm
  • a conventional RF tag as described in Non-Patent Document 1 has an antenna structure that operates as a dipole antenna longer than a half wavelength. More specifically, a conductive material representing an antenna pattern is provided on the surface of the dielectric, a metal layer is formed on the back surface of the dielectric, and the overall length is designed to be about 1/2 wavelength. Since the operating frequency is 902-928MHZ, the total length is about 17cm. However, with these dimensions, there is a problem that the types of objects to which RF tags can be attached are greatly limited.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an RF tag that can communicate with an RF tag even before the RF tag is completed, and a method of manufacturing the RF tag. Means for solving the problem
  • an RF tag having an integrated circuit connected to an antenna is used.
  • the antenna includes a first radiating element, a second radiating element, a feeder connected in series between the first and second radiating elements, and an impedance adjustment connected in parallel to the feeder. Have a part and To do.
  • the auxiliary radiating element connected to one or both of the first and second radiating elements is used for wireless communication with the integrated circuit before the RF tag is completed, and wireless communication after the RF tag is completed. Not used for.
  • FIG. 1A is a plan view of an RF tag according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1B shows a side view of an RF tag according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1C shows a side view of an RF tag according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of an antenna pattern.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of an antenna pattern.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of an antenna pattern.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of an antenna pattern.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of an antenna pattern.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of an antenna pattern.
  • FIG. 8A is a diagram showing the shape of an antenna assumed in a simulation.
  • FIG. 9 An equivalent circuit diagram concerning the antenna and the integrated circuit is shown.
  • FIG. 10A is a diagram showing the antenna shape assumed in the simulation.
  • FIG. 17A is a diagram showing a method of manufacturing an RF tag.
  • Fig. 17B is a diagram showing a conductor forming an antenna pattern.
  • FIG. 17C is a diagram showing the relationship between the operating frequency and the matching capacity for the antenna of FIG. 17B.
  • 18A] shows an antenna with an extra conductive pattern.
  • FIG. 18B is a diagram showing the relationship between the operating frequency and the matching capacity for the antenna of FIG. 18A.
  • Fig. 19A] shows an antenna having an extra conductive pattern.
  • FIG. 19B is a diagram showing the relationship between the operating frequency and the matching capacity for the antenna of FIG. 19A.
  • FIG. 20 is a diagram showing the relationship between the length of the extra line of the antenna of FIG. 19A and the matching capacity and gain.
  • FIG. 21 is a Smith chart showing the frequency characteristics of the antenna shown in FIGS. 18A and 19A.
  • 22A is a diagram showing the relationship between the antenna length and the matching capacity.
  • 22B is a diagram showing the relationship between antenna length and gain.
  • 22C is a diagram showing the relationship between antenna length and resistance.
  • FIG. 23 is a diagram showing an antenna pattern printed with possible cut points.
  • FIG. 24 is a diagram showing another cutting direction.
  • a method of manufacturing an RF tag that has an integrated circuit connected to an antenna and accompanies a conductive object includes a first step of forming an antenna of a predetermined shape on one surface of the first insulating layer, a second step of changing the antenna of the predetermined shape to another shape, and the first insulation And a third step of bonding the second insulating layer to the other side of the layer.
  • the antenna having a predetermined shape includes a first radiating element, a second radiating element, an auxiliary radiating element connected to one or both of the first and second radiating elements, and the first and second radiating elements. And a feeding portion connected in series between the radiating elements.
  • auxiliary radiating element By providing such an auxiliary radiating element, wireless communication with the RF tag can be performed even during the manufacturing process, information in the integrated circuit (memory) can be used, and the RF tag is completed. Product management, logistics management, etc. can be executed from before.
  • the auxiliary radiating element is necessary for the wireless communication of the RF tag before completion. It is not necessary for the wireless communication of the RF tag after completion.
  • wireless communication is performed using the first, second, and auxiliary radiating elements, and at least a part of the auxiliary radiating elements is removed in the second step.
  • the auxiliary radiating element may be formed to include a line along the length direction of the antenna. Further, the auxiliary radiating element may be formed in a meander shape. As a result, the antenna length can be effectively increased even with a small area.
  • Information determined by wireless communication may be applied on the first or second insulating layer. For example, a mark indicating one or more locations may be placed on the first or second insulating layer. Furthermore, at least a part of the auxiliary radiating element may be removed in accordance with the mark corresponding to the thickness of the second insulating layer. Apart from adjusting the length of the inductor, the impedance between the antenna and the integrated circuit can be matched by adjusting the length or area of the antenna. Making antennas easier to manufacture by marking antenna cutting positions with marks That power S.
  • a power feeding unit is connected in series between the first and second radiating elements to form a minute dipole antenna, and an impedance adjusting unit is connected in parallel to the power feeding unit.
  • the A micro dipole antenna that operates in the U HF band can be formed by providing an inductor in parallel with the feed section of the micro dipole antenna. This makes it possible to implement an RF tag with an antenna that is shorter than half the wavelength used.
  • the first and second radiating elements may have a symmetrical shape with respect to the power feeding unit.
  • Each of the first and second radiating elements may be formed of a conductor extending in a strip shape.
  • the power feeding unit may be connected to a line extending along one side of the strip-shaped conductor.
  • the two sides of the conductor along the extending direction of one of the strip-like conductors may be aligned with the two sides of the other conductor, respectively. Such alignment is preferable from the viewpoint of reducing the size of the antenna in a compact manner.
  • the inductor may be formed of a bent conductive line or may be formed of a lumped element. Forming with a conductive line is preferable from the viewpoint of simplifying the manufacturing process in that it can be patterned in the same manner as the antenna pattern (in some cases at the same time). In addition, the inductance value can be appropriately adjusted by adjusting the line length. In addition to adjusting the inductance of the inductor provided in parallel with the power feeding unit, the impedance of the RF tag is adjusted by removing one or both of the first and second radiating elements. Gore.
  • the insulating layer supporting the antenna may have a multilayer structure including at least a polyethylene terephthalate (PET) layer and a spacer layer.
  • PET polyethylene terephthalate
  • an RF tag can be easily manufactured by attaching a PET film to the spacer layer.
  • a conductive layer may be provided on the back surface of the insulating layer that supports the antenna layer. This is preferable in that a ground conductor can be secured on the back surface side of the RF tag regardless of the usage mode of the RF tag.
  • the conductive layer provided on the back surface may be provided without any spots on the entire surface, or may be provided with a mesh pattern. The latter is preferred from the viewpoint of saving metal materials.
  • FIGS. 1A-C illustrate an RF tag according to one embodiment of the present invention.
  • Figure 1A shows a top view of the RF tag.
  • Figure IB shows a side view of the RF tag.
  • the RF tag has an insulating spacer 15, an insulating film 10 attached to the spacer 15, and an antenna pattern formed on the insulating film 10.
  • the spacer 15 has a thickness of several millimeters, for example, and has a predetermined specific dielectric constant such as 2.3.
  • the RF tag is attached to a conductive object (not shown), and the object is attached to the back surface of the spacer 15 (the surface on which the insulating film 10 is not attached).
  • the conductive object may include, for example, a personal computer housing, steel office supplies, steel material at a construction site, or any other suitable conductive article.
  • the surface of a conductive object may have a sufficiently large conductivity. For example, due to the coating material of the conductive object or the unevenness of the surface, the surface may not exert sufficient force as a conductor. In such a case, a conductive layer 17 may be formed on the back surface of the spacer 15 as shown in FIG. 1C.
  • the insulating film 10 may be formed of any layer on which an appropriate antenna pattern can be formed.
  • the insulating film 10 is formed from a polyethylene terephthalate (PET) material.
  • the antenna pattern has symmetry in the left and right length directions in the figure.
  • the antenna formed by this pattern forms a planar antenna, and the first radiating element 11, the second radiating element 12, the feeding unit 13 connected in series between them, and the feeding unit 13 in parallel. And an inductor 14 connected thereto.
  • the first radiating elements 11 and 12 have a band-like wide shape along the length direction.
  • the power feeding unit 13 is connected in series between the first and second radiating elements 11 and 12 by a narrow line.
  • an integrated circuit is included in the broken line indicating the power feeding section 13. This integrated circuit secures power by using the signal received from the reader (or interrogator) through the antenna, creates an appropriate response signal according to the instruction content of the received signal (control signal), and outputs it. Process to send.
  • the first and second radiating elements 11 and 12 and the feeding unit 13 play a central role for the antenna to operate as a dipole antenna.
  • the inductor 14 is provided in parallel to the power feeding unit 13, is formed of a narrow line, and has a rectangular shape.
  • the planar shape of the inductor 14 is not limited to a rectangle, but it is at least a closed curve and is It needs to function as an inductive element.
  • the inductor 14 is mainly used to match the impedance of the antenna with the integrated circuit of the feeder 13. Therefore, the inductor 14 is not a planar line on an insulating film but a three-dimensional concentrated element.
  • the total length L of the antenna can be made shorter than half of the wavelength used. In this example, when the operating frequency is 950 MHz (which corresponds to a wavelength of 316 mm), the total length L can be about 60 mm, which is much shorter than the half wavelength (158 mm). Can do.
  • the antenna pattern is not limited to that shown in FIG. 1, and various patterns may be used as illustrated in FIGS.
  • the inductor 14 may be formed so as to further increase the inductance as necessary. Inductor 14 does not have to be rectangular. It may be formed in an arc as shown in Fig. 3.
  • the inductor 14 may be aligned with the two strip-shaped conductive plates (11, 12) as shown in FIGS. 1 and 2, or may not be aligned with the same line as shown in FIG. May be.
  • the first and second radiating elements 11 and 12 may have a point-symmetrical shape as shown in FIG.
  • the narrow line connecting the first and second radiating elements 11 and 12 (FIG. 1A) is not essential, and may be omitted as shown in FIG.
  • the first and second radiating elements 11 and 12 are not necessarily conductive plates, but may be formed in a meander shape with a zigzag meandering line. Alternatively, the radiating elements may be formed in a mesh shape as shown in the figure.
  • Figures 8A-D show simulation examples of the antenna characteristics of the RF tag according to the present invention.
  • Figure 8A shows the assumed antenna dimensions. It is assumed that an antenna having such dimensions is formed on a spacer having a length of 1 lmm, a width (left and right in the figure) of 79 mm, and a thickness (t) mm. For the sake of simplicity, the influence of PET film 10 is omitted.
  • the total length of the antenna is 73 mm, and the antenna pattern thickness is 35 ⁇ m.
  • the dielectric constant of the spacer is 2. 3 and dielectric loss (tan [delta]) is assumed to be 2 X 10- 4. It is shown in Fig. 8
  • the inductor is formed to have a rectangular dimension of 5 mm long and horizontal (s2) mm with a line width of lmm. For convenience, s2 is called the inductor length.
  • the equivalent circuit for the integrated circuit of the antenna and the feed section can be expressed as shown in Fig. 9.
  • the resistance components of both are equal to each other, and the inductance on the antenna side
  • a predetermined relationship is established between L and the capacitance C on the integrated circuit side. That is,
  • is an angular frequency.
  • the inductance L on the antenna side is adjusted by adjusting the inductor length s2, so that the above relationship is satisfied.
  • the inductor length s2 should be about 18 (18.61) mm.
  • the inductor length s2 should be about 17 (16. 8 9) mm in Fig. 8B. In this case, the gain of the antenna is about 0.45 dBi in Fig. 8C, and the resistance is about 25 k ⁇ from Fig. 8D. Furthermore, if the spacer thickness t is 3 mm, the inductor length s2 should be about 14.5 (14.68) mm in Figure 8B. In this case, the gain of the antenna is about -1 dBi in Fig. 8C, and the resistance is about 20 kQ from Fig. 8D. [0033] Among the factors (R, L and gain) that determine the impedance to be matched, inductance L
  • Capacity c is determined with the highest priority. Is this the most important for impedance matching?
  • the gain of the antenna is also important, but even if it is high, it would be difficult to get the benefit of high gain if it was in mismatch with the integrated circuit.
  • Figure 1 OA shows the assumed antenna dimensions.
  • An antenna having such dimensions shall be formed on a spacer having a length of 11 mm, a width of 79 mm and a thickness (t) mm.
  • the antenna pattern thickness is 35 / im.
  • the dielectric constant of the spacer is 2. 3 and dielectric loss (tan S) is assumed to be 2 X 10_ 4.
  • the inductor has a line width of lm m and has a rectangular dimension of 5 mm in length and (s2) mm in width.
  • the inductance L on the antenna side is adjusted by adjusting the inductor length s2.
  • the inductor length s2 should be about 19.5mm in Fig. 10B. In this case, the gain of the antenna is about 13.5 dBi It can be seen that the resistance is about 35k Q. If the spacer thickness t is 2mm, the inductor length s2 needs to be about 17.5mm in Fig. 10B. In this case, the gain of the antenna is about 15.5 dBi in Fig. 10C, and the resistance is about 25 kQ from Fig. 10D. Furthermore, if the spacer thickness t is lmm, the inductor length s2 should be about 13.5mm in Figure 10B. In this case, the gain of the antenna is about 10 dB in Fig. 10C, and the resistance is about 13 k ⁇ from Fig. 10D.
  • the inductor length s2 corresponding to the appropriate capacitance C can be found even if the thickness of the spacer t is less than 3 ⁇ 4 mm.
  • the impedance can be matched.
  • Figure 11A shows the relationship between the various parameters of the antenna and the flight distance.
  • the relationship between antenna spacer thickness t, antenna dimensions, inductor length s2 and gain is the same as that obtained from the simulation results shown in Figs.
  • the ratio of the flight distance to the reference antenna is the communication distance (reference distance) of a half-wave dipole antenna (supported by a spacer of thickness t) having a gain of 2 dBi and the half-wavelength according to this embodiment. This is the ratio [%] to the communicable distance of the shorter antenna.
  • the communicable distance varies depending on the communication environment. For example, the communicable distance varies depending on the wireless communication environment around the RF tag and the conductivity, type and size of the object to which the RF tag is attached. In the flight distance example (Part 1), the reference distance is set to 230 cm, and in the flight distance example (Part 2), the reference distance is set to 300 cm. The latter indicates a better communication environment than the former.
  • the spacer thickness is 1 or 2 mm
  • an antenna with a short overall length as shown in FIG. 10A is used.
  • the ratio of the flight distance to the reference antenna is about 26% and about 42 as shown in the ratio column of the second and third rows in the chart. / 0 .
  • a long antenna is used as shown in Figure 8A.
  • the ratio of the flight distance to the reference antenna is about 71%, about 84%, and about 95%, respectively, as shown in the ratio column in the 4th to 6th rows in the chart.
  • Figure 11B shows a graph of the relationship between the thickness of the spacer and the flight distance for the standard distance force S230cm and 300cm.
  • the thickness of the spacer is It can be seen that the flight distance increases as it increases. According to this embodiment, it is possible to achieve a gain and a flight distance comparable to those of a half-wave dipole antenna with an antenna having a shorter length and a length (6 to 7 cm) than a half-wave (about 16 cm). This gives a very small RF tag.
  • FIG. 12 is a Smith chart showing frequency characteristics for two antenna patterns.
  • the total length L is 73 mm
  • the inductor length s 2 is 13 mm
  • the spacer thickness t is 3 mm (referred to as a long antenna for convenience).
  • an antenna having a total length of 63 mm, an inductor length s2 of 19 mm, and a spacer thickness t of 3 mm was prepared. In all cases, the relative permittivity of the spacer is 2.3.
  • Figure 12 shows the impedance measured for this short antenna and long antenna in 20MHz increments from 800MHz to 1.1GHz and plotted on a Smith chart.
  • the locus plotted with ⁇ is for the short antenna
  • the locus plotted with ⁇ is for the long antenna.
  • the antenna impedance draws a locus that moves clockwise around a circle on the Smith chart. Since both antennas have less impedance variation with frequency variation, both antennas can be used in wideband product applications. According to this simulation result, it can be seen that the impedance variation is smaller for the short antenna, and therefore the short antenna is suitable for a wide band.
  • the inductance L on the antenna side is adjusted by adjusting the inductor length s2.
  • the inductor length s2 should be about 12mm from Fig. 13A. In this case, the antenna gain is about -2.2 dBi, and the resistance is about 4.2 k ⁇ . If the spacer thickness t is 4mm, the inductor length s2 should be about 9.5mm from Fig. 13A. In this case, the gain of the antenna is about ⁇ 3.5 dBi from the force in FIG. 13B, and the resistance is about 2.8 k ⁇ from the force in FIG. 13C. Further, if the spacer thickness t is 3 mm, the inductor length s2 should be about 6 mm from FIG. 13A. In this case, the gain of the antenna is about 15.2 dBi from FIG. 13B, and the resistance is about 1.3 k ⁇ from FIG. 13C.
  • the inductance L on the antenna side is adjusted by adjusting the inductor length s2.
  • the inductor length s2 should be about 14.5mm from Fig. 14A. In this case, the antenna gain is about -7dBi It can be seen that the resistance is about 6.5 k ⁇ . If the spacer thickness t is 2mm, the inductor length s2 should be about 11mm from Fig. 14A. In this case, the gain of the antenna is about _9.4 dBi from Fig. 14B, and the resistance is about 3.9 k ⁇ from Fig. 14C. Further, if the spacer thickness t is lmm, the inductor length s2 should be about 6 mm from FIG. 14A. In this case, the gain of the antenna is about 13.2 dBi in Fig. 14B, and the resistance is about 1.2 k ⁇ in Fig. 14C.
  • the inductor length s2 corresponding to the appropriate capacitance C can be found even if the thickness of the spacer t is less than 3 ⁇ 4 mm.
  • the impedance can be matched.
  • Figure 15A shows the relationship between various antenna parameters and flight distance.
  • the relationship between the antenna spacer thickness t, antenna dimensions, inductor length s2, and gain is the same as that obtained from the simulation results shown in Figs.
  • the ratio of the flight distance to the reference antenna is that the half-wave dipole antenna having a gain of 2 dBi can communicate (reference distance) and the antenna shorter than the half-wave according to this embodiment can communicate. It is the ratio [%] to the distance.
  • the reference distance is 230 cm
  • the reference distance example (Part 2) the reference distance is set to 300 cm.
  • a short-length antenna as shown in Fig. 10A is used.
  • the ratio of the flight distance to the reference antenna is about 17%, about 27%, and about 35, as shown in the ratio column in the second and third rows. /. become.
  • an antenna with a full length as shown in Fig. 8A is used.
  • the ratio of the flight distance to the reference antenna is about 53% and about 62%, respectively, as shown in the ratio column in the 4th to 6th rows in the chart.
  • Figure 15B shows a graph of the relationship between spacer thickness and flight distance when the reference distance is 230cm and 300cm.
  • FIG. 16 is a Smith chart showing frequency characteristics for two antenna patterns.
  • an antenna having an overall length of 73 mm, an inductor length s2 of 5 mm, and a spacer thickness t of 3 mm as shown in FIG. 8A (referred to as a long antenna for convenience).
  • an antenna with a total length of 63 mm, an inductor length s2 of 11 mm, and a spacer thickness t of 3 mm (referred to as a short antenna for convenience) was prepared.
  • the spacer used in the second embodiment has a relative dielectric constant of 3.0 and a dielectric loss (tan ⁇ ) of 0.01. Have.
  • Figure 16 shows the impedance measured for this short and long antenna from 800MHz to 1.1GHz in 20MHz steps and plotted on a Smith chart.
  • the locus plotted with ⁇ marks is for the short antenna
  • the locus plotted with ⁇ marks is for the long antenna.
  • the impedance of the antenna draws a locus that moves clockwise around a circle.
  • Long antennas are not suitable for wideband product applications because long antennas have large impedance changes in response to changes in frequency (can be used for narrowband product applications).
  • the short antenna has less impedance variation with frequency variation, so it can be used for wideband product applications.
  • the frequency change of the impedance is larger than that in the example shown in FIG. 12 due to the difference in dielectric constant of the dielectric used.
  • the low dielectric constant is suitable for wideband product applications.
  • the RF tag as shown in FIG. 1 can be manufactured by various methods.
  • a second insulating layer 10 is provided on the first insulating layer 15, a desired conductive pattern is formed on the second insulating layer 10, and an integrated circuit is mounted on the power feeding unit 13. Also good.
  • a ground conductor 17 may be provided on the back surface of the first insulating layer 15 as necessary.
  • the underlying insulating layer of the conductive pattern (antenna) may have a single-layer structure or a multilayer structure including two or more insulating layers.
  • the final RF tag may be formed by pasting them together.
  • the conductive layer part of the antenna is a thin insulating layer, for example PET film 10. It can be prepared by forming a conductive pattern. Appropriate manufacturing methods can be selected as appropriate depending on the manufacturing equipment and the actual situation of commercial transactions.
  • the third embodiment of the present invention described below is advantageous when the conductive layer of the antenna and the underlying insulating layer are formed separately.
  • the RF tag according to the present invention can perform desired wireless communication when attached to a conductive object, so that the dimensions of the antenna and the material characteristics of the insulating layer (dielectric constant, dielectric loss, etc. ) Etc. are selected. Therefore, even if the conductive layer portion of the antenna is prepared, it cannot be expected that it will function sufficiently as an RF tag by itself.
  • FIG. 17B shows a plan view and a side view of only the conductive layer of the antenna.
  • the antenna has the dimensions shown in Figure 8A, and the inductor length s2 is set to 15 mm for use after the RF tag is completed.
  • Fig. 17C shows the simulation results for the antenna during the manufacturing process as shown in Fig. 17B. This simulation result shows the relationship between the capacity C considered when matching the antenna and the integrated circuit and the frequency used for communication.
  • the actual product is expected to operate at a frequency of 950 ⁇ (9 ⁇ 5 ⁇ + 08) Hz.
  • the capacitance on the integrated circuit side is typically about 0.6 pF. According to the simulation results shown in the figure, it can be seen that only the conductive layer portion of the antenna has a capacity greater than 1.0 at 950 MHz, and the antenna and integrated circuit are not well matched. Therefore, in this state, good wireless communication cannot be performed via the antenna.
  • FIG. 18A shows an antenna pattern during the manufacturing process according to an embodiment of the present invention.
  • additional conductive lines are attached to the first and second radiating elements, respectively.
  • the additional conductive lines extend symmetrically along the length of the antenna (left and right in the figure) and bend multiple times.
  • additional conductive lines meander and are prepared in a meander shape.
  • the additional line has a width of lmm, and the line is folded twice so that it falls within the range of about 30mm from the left or right end of the antenna. For this reason, the left and right radiating elements are each extended by a length of 90 (30 X 3) mm.
  • FIG. 18B shows simulation results for the antenna as shown in FIG. 18A. This simulation result also shows the capacitance considered when matching the antenna and the integrated circuit. Shows the relationship between C and the frequency used for communication. The capacitance on the integrated circuit side is typically 0
  • the printer may print the RF tag power while reading the serial number.
  • Information derived from information read at the time of printing may be printed on the antenna side.
  • the printer may read the manufacturing number from the RF tag, print information indicating the manufacturer on the PET film side, and ensure that the RF tag or the object to which the RF tag is attached is authentic.
  • the additional conductive line formed in the meander shape is an unnecessary element for the completed RF tag. Therefore, after some wireless communication is performed during the manufacturing process, additional lines are removed. In the example shown in Fig. 18A, the track is physically cut off at the point indicated by X in the figure. All the additional lines may be removed, or the remaining lines may be left as they are after punching the portion marked with X. This is because the unnecessary line should not affect the wireless communication after the RF tag is completed. However, it is desirable to remove all unnecessary lines from the viewpoint of ensuring the operating characteristics.
  • FIG. 19A shows an antenna pattern during the manufacturing process according to an embodiment of the present invention.
  • an additional conductive line is added only to one radiating element (right side).
  • the additional conductive line extends along the length of the antenna (left and right in the figure).
  • the additional line is not meandering and is linear.
  • the additional line has a width of lmm and a length of 63mm from the right edge of the antenna. For this reason, the right radiating element is extended by that much.
  • FIG. 19B shows simulation results for the antenna as shown in FIG. 19A. This simulation result also shows the relationship between the capacitance C considered when matching the antenna and the integrated circuit and the frequency used for communication.
  • the capacitance on the integrated circuit side is typically 0
  • This additional conductive line is an unnecessary element for the completed RF tag. Therefore, after some kind of wireless communication is performed during the manufacturing process, additional lines are removed. In the example shown in Fig. 19A, the track is physically cut off at the point indicated by X in the figure. All of the additional lines may be removed, or the remaining lines may be left as they are after the portion marked with X is cut by punching.
  • the additional line may be provided in only one of the radiating elements as shown in FIG. 19A, or may be provided in both of the radiating elements. As an example, in the latter case, additional lines may be provided on both the side where the inductor is provided and the side where the inductor is not provided.
  • the length of the antenna is extended by connecting a conductive line to the radiating element.
  • an additional antenna may be formed by a two-dimensional planar element instead of the line.
  • FIG. 20 shows the simulation results for the antenna as shown in FIG. 19A.
  • the simulation results show that the relationship between the additional line length s3 and the capacitance C considered when matching the antenna and the integrated circuit (solid line graph), and the relationship with the gain (dotted line)
  • FIG. 21 is a Smith chart showing frequency characteristics for two antenna patterns (type I) shown in FIG. 18A and antenna patterns (type II) shown in FIG. 19A. .
  • type I and II antennas the impedance is measured in increments of 10 MHz from 800 MHz to 1.1 GHz, and plotted on the Smith chart is shown in Figure 21.
  • the impedance traces a clockwise trace along a certain circle.
  • the Type I antenna Figure 18A
  • Type II antennas Figure 19A
  • type ⁇ is more advantageous than type I from the viewpoint of ease of manufacturing and cost.
  • the capacitance C is about 0.5 pF when the total length L of the antenna is 73 mm.
  • the capacitance C was about 0.8 pF.
  • the capacitance C is about 0.6 pF when the total length L of the antenna is 73 mm.
  • the capacitance C was larger than 1, 6pF.
  • the total length L of the antenna is adjusted from this viewpoint.
  • Fig. 22A shows the capacitance C when the total length L of the antenna is varied between 63 and 73 mm.
  • the Spacer thickness t is 3mm and inductor length s2 is 15mm.
  • the capacity C decreases as the total length L increases. According to Figure 22A, the capacity
  • the total length L should be about 67 mm in order to reduce the length to about 0.6 pF.
  • Figure 22B shows the relationship between the total length L of the antenna and the gain. It can be seen that when the total length is 67 mm, the gain is about -4.5 dBi.
  • Figure 22C shows the relationship between the total length L of the antenna and the resistance. It can be seen that the resistance is 20 k ⁇ when the total length is 67 mm.
  • the impedance of the antenna and the integrated circuit can be matched by adjusting the total length L of the antenna, which is not the inductor length s2 of the antenna.
  • the conductive line pattern In order to adjust the inductor length, the conductive line pattern must be changed, so soldering and other work is required when changing the line. Therefore, the quality of soldering affects the loss resistance of the antenna.
  • the antenna dimensions in FIG. 8A are used when the spacer is relatively thick.
  • the antenna dimensions in Figure 10A were used when the spacer thickness was relatively thin. Therefore, it is desirable that the total length of the antenna is appropriately adjusted depending on the thickness of the spacer used on the ground side of the antenna. For example, as shown in FIG. 23, if a cut portion corresponding to the thickness of the spacer is marked along with the conductive pattern on the PET finerm 10, the antenna length can be adjusted more easily. In Fig. 23, the positions of both ends of the antenna are marked according to the case where the spacer thickness is 3, 4 or 5 mm. Further, the present embodiment may be combined with the third embodiment described above.
  • the cutting location and other information are stored in advance in the integrated circuit of the RF tag, the information is read out by a printer or the like during the manufacturing process, the cutting location is calculated according to the read information, and a mark indicating the location is displayed.
  • the direction in which the antenna is cut may not be perpendicular to the length direction. As shown by the broken line in FIG. 24, a part of the antenna may be cut off along the length direction. This is because the effective length of the antenna after cutting should be shortened appropriately. More generally, it would be nice if the antenna shape could be changed so that wireless communication was possible both before and after the RF tag was completed.

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Abstract

 RFタグの完成前でもRFタグと通信できるRFタグが得られる。RFタグはアンテナに接続された集積回路を有する。アンテナは、第1の放射素子と、第2の放射素子と、第1及び第2の放射素子の間に直列に接続された給電部と、給電部に並列に接続されたインピーダンス調整部とを有する。第1及び第2の放射素子の双方又は一方に接続される補助的な放射素子は、当該RFタグの完成前における前記集積回路との無線通信に使用され、当該RFタグの完成後の無線通信には使用されない。第1、第2及び補助的な放射素子を用いた無線通信が行われた後に、補助的な放射素子の少なくとも一部は除去され、以後補助的な放射素子は無線通信には寄与しなくなる。

Description

明 細 書
RFタグ及び RFタグを製造する方法 技術分野
[0001] 本発明は RFタグ及び RFタグを製造する方法に関連する。
背景技術
[0002] 様々な商品、物品その他の対象物を管理するために RFタグを使用することが間々 ある。そのようなシステムは、多数の RFタグと、 RFタグからの情報を読み取る又はそ こへ情報を書き込むリーダ又はライタ装置(以下、「RFタグリーダ」という。)とを有する 。対象物の各々には RFタグが同伴する。リーダは質問器 (interrogator)とも呼ばれ る。 RFタグは、 RFIDタグ、無線タグ、 ICタグ等と言及されてもよい。 RFタグには例え ば識別情報 (ID)、製造番号、製造日時、製造場所その他のデータが書き込まれて ちょい。
[0003] RFタグには一般に能動型(アクティブ型)と受動型 (パッシブ型)がある。アクティブ 型の RFタグは、 自ら電力を用意することができ、 RFタグリーダ側の装置構成を簡単 にすること力 Sできる。後者は、 自ら電力を用意することはできず、外部からエネルギー を受けることによって、 ro情報の送信等の動作が行なわれる。ノ ノシブ型は、 RFタグ を安価にする観点から好まし 将来的に特に有望である。
[0004] 使用する信号の周波数帯域の観点からは、電磁結合方式と電磁波方式とがある。
前者は数キロへルツ程度の周波数帯域や、 13メガヘルツ程度の周波数帯域等を使 用する。後者は、 UHF帯(例えば 950MHz)や、 2. 45ギガへルツのような更に高い 周波数帯域を使用する。通信可能な距離を増やしたり、 RFタグの寸法を小さくする 等の観点からは高い周波数の信号を使用することが望ましい。一例として、電磁結合 方式では高々 1メートル程度しか通信できないことが知られている。また、 950MHz では 1波長が 30cm程度で済む力 13MHzではそれが 23メートルにもなつてしまう。
[0005] RFタグと共に同行する対象物には様々なものが考えられる力 特に対象物が導電 性を有するか否かは RFタグの設計で特に重要視される。対象物が絶縁性であれば 、 RFタグを取り付ける前後で RFタグの動作特性はさほど大きく変わらない。しかしそ の RFタグを金属筐体のような導電体に取り付けると、その導体によるイメージ電流が RFタグの通信時に発生する。従って RFタグの動作特性は導電体の対象物に取り付 けられる前後で大きく異なる。
[0006] 本願出願時の非特許文献 1には金属に取り付けることが可能な従来の RFタグが掲 載されている。
特許乂 l¾ : http://www.awid.com/ product/ mt_tag/ mt.htm
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] 非特許文献 1に記載されているような従来の RFタグは、半波長より長いダイポール アンテナとして動作するアンテナ構造を有する。より具体的には誘電体の表面にアン テナのパターンを表す導電性材料が設けられ、誘電体の裏面に金属層が形成され、 全長が 1/2波長程度に設計されている。動作周波数は 902— 928MHZであるので 、全長は 17cm程度になる。し力 ながらこのような寸法では RFタグを取り付ける対象 物の種類が大きく制限されてしまうという問題がある。
[0008] また、従来の RFタグは導電性の対象物に取り付けられた場合に所望の無線通信を 行うことができるように、アンテナの寸法や絶縁層の材料特性等が選択される。従つ て、 RFタグの製造工程の途中で、アンテナの導電層の部分が用意されたに過ぎな レ、段階(下地の誘電体層や接地導電層が形成されてレ、なレ、状態)では、そのアンテ ナを通じて RFタグ中の集積回路の情報を利用することは困難である。このため、導 電性の対象物に同伴する RFタグの場合には、非導電性の対象物に同伴する RFタ グとは異なり、 RFタグの完成前に RFタグ中の情報を有効に利用できないという問題 もめる。
[0009] 本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その課題は RFタグの完成前 でも RFタグと通信できる RFタグ及び RFタグを製造する方法を提供することである。 課題を解決するための手段
[0010] 本発明ではアンテナに接続された集積回路を有する RFタグが使用される。前記ァ ンテナは、第 1の放射素子と、第 2の放射素子と、第 1及び第 2の放射素子の間に直 列に接続された給電部と、給電部に並列に接続されたインピーダンス調整部とを有 する。第 1及び第 2の放射素子の双方又は一方に接続される補助的な放射素子は、 当該 RFタグの完成前における前記集積回路との無線通信に使用され、当該 RFタグ の完成後の無線通信には使用されない。
発明の効果
[0011] 本発明によれば導電性の対象物に同行する RFタグの完成前でも RFタグと通信を すること力 Sできる。
図面の簡単な説明
[0012] [図 1A]本発明の一実施例による RFタグの平面図を示す。
[図 1B]本発明の一実施例による RFタグの側面図を示す。
[図 1C]本発明の一実施例による RFタグの側面図を示す。
[図 2]アンテナパターンの一例を示す図である。
[図 3]アンテナパターンの一例を示す図である。
[図 4]アンテナパターンの一例を示す図である。
[図 5]アンテナパターンの一例を示す図である。
[図 6]アンテナパターンの一例を示す図である。
[図 7]アンテナパターンの一例を示す図である。
[図 8A]シミュレーションで想定されているアンテナの形状を示す図である。
[図 8B]インダクタ長と容量の対応関係を示す図(ε = 2. 3)である。
[図 8C]インダクタ長と利得の対応関係を示す図(ε = 2. 3)である。
[図 8D]インダクタ長と抵抗の対応関係を示す図(ε = 2. 3)である。
[図 9]アンテナ及び集積回路に関する等価回路図を示す。
[図 10A]シミュレーションで想定されているアンテナの形状を示す図である。
[図 10B]インダクタ長と容量の対応関係を示す図(ε = 2. 3)である。
[図 10C]インダクタ長と利得の対応関係を示す図(ε = 2. 3)である。
[図 10D]インダクタ長と抵抗の対応関係を示す図( ε = 2. 3)である。
[図 11A]アンテナの各種のパラメータと飛距離の関係を示す図表( ε = 2. 3)である
[図 11B]スぺーサの厚みと飛距離の関係を示す図( ε = 2. 3)である。 [図 12]アンテナの周波数特性を示すスミスチヤ一ト( ε = 2. 3)である。
[図 13A]インダクタ長と容量の対応関係を示す図( ε = 3. 0)である。
園 13B]インダクタ長と利得の対応関係を示す図(ε = 3. 0)である。
園 13C]インダクタ長と抵抗の対応関係を示す図( ε = 3. 0)である。
[図 14A]インダクタ長と容量の対応関係を示す図( ε = 3. 0)である。
園 14B]インダクタ長と利得の対応関係を示す図(ε = 3. 0)である。
園 14C]インダクタ長と抵抗の対応関係を示す図( ε = 3. 0)である。
園 15A]アンテナの各種のパラメータと飛距離の関係を示す図表( ε = 3. 0)である 園 15B]スぺーサの厚みと飛距離の関係を示す図( ε = 3. 0)である。
[図 16]アンテナの周波数特性を示すスミスチャート( ε = 3. 0)である。
園 17A]RFタグを製造する方法を示す図である。
園 17B]アンテナのパターンを形成する導電体を示す図である。
園 17C]図 17Bのアンテナに関する動作周波数と整合容量の関係を示す図である。 園 18A]余分な導電性のパターンを有するアンテナを示す図である。
園 18B]図 18Aのアンテナに関する動作周波数と整合容量の関係を示す図である。 園 19A]余分な導電性のパターンを有するアンテナを示す図である。
園 19B]図 19Aのアンテナに関する動作周波数と整合容量の関係を示す図である。
[図 20]図 19Aのアンテナの余分な線路の長さと整合容量及び利得との関係を示す 図である。
[図 21]図 18A及び図 19Aに示されるアンテナの周波数特性を示すスミスチャートで ある。
園 22A]アンテナ長と整合容量との関係を示す図である。
園 22B]アンテナ長と利得との関係を示す図である。
園 22C]アンテナ長と抵抗との関係を示す図である。
園 23]可能な切断箇所と共に印刷されたアンテナパターンを示す図である。
[図 24]別の切断方向を示す図である。
符号の説明 [0013] 10, 15 絶縁層
11, 12 放射素子
13 給電部
14 インダクタ
17 接地導体
発明を実施するための最良の形態
[0014] 本発明の一態様では、アンテナに接続された集積回路を有し、導電性の対象物と 同行する RFタグを製造する方法が使用される。本方法は、第 1の絶縁層の一方の面 に所定の形状のアンテナを形成する第 1工程と、前記所定の形状のアンテナを別の 形状に変更する第 2工程と、前記第 1の絶縁層の他方の面に第 2の絶縁層を結合す る第 3工程とを有する。所定の形状のアンテナは、第 1の放射素子と、第 2の放射素 子と、第 1及び第 2の放射素子の双方又は一方に接続された補助的な放射素子と、 第 1及び第 2の放射素子の間に直列に接続された給電部とを有するように形成される 。このような補助的な放射素子が設けられることで、製造工程の途中でも RFタグと無 線通信をすることができ、集積回路 (メモリ)内の情報を利用することができ、 RFタグ の完成前から製品管理や物流管理等を実行することができる。補助的な放射素子は 、完成前の RFタグの無線通信には必要である力 完成後の RFタグの無線通信には 不要である。第 1工程の後で第 1、第 2及び補助的な放射素子を用いた無線通信が 行われ、第 2工程で補助的な放射素子の少なくとも一部が除去される。
[0015] 補助的な放射素子は、アンテナの長さ方向に沿う線路を含むように形成されてもよ レ、。また、補助的な放射素子はメアンダ形状に形成されてもよい。これにより少ない面 積でもアンテナ長を効果的に長くすることができる。
[0016] 無線通信により決定された情報は第 1又は第 2の絶縁層上に付されてもよい。例え ば、 1以上の場所を示すマークが第 1又は第 2の絶縁層上に付されてもよい。さらに、 第 2の絶縁層の厚みに対応するマークに合わせて、前記補助的な放射素子の少なく とも一部が除去されてもよい。インダクタの長さ調整とは別に、アンテナの長さ又は面 積を調整することでアンテナ及び集積回路間のインピーダンスを整合させることがで きる。アンテナの切断位置をマークで示すことで、アンテナの製造を更に容易にする こと力 Sできる。
[0017] 本発明の一形態によれば、第 1及び第 2の放射素子の間に給電部が直列に接続さ れて微小ダイポールアンテナが形成され、給電部に並列にインピーダンス調整部が 接続される。微小ダイポールアンテナの給電部に並列にインダクタを設けることで、 U HF帯で動作する微小ダイポールアンテナを形成することができる。これにより使用波 長の半分より短いアンテナを備えた RFタグを実現することができる。
[0018] 第 1及び第 2の放射素子は給電部に対して対称な形状を有してもよい。第 1及び第 2の放射素子は帯状に伸びる導電体でそれぞれ形成されてもよい。更に、帯状の導 電体の一辺に沿って伸びる線路に給電部が接続されてもよい。また、一方の帯状の 導電体の伸びる方向に沿う該導電体の 2つの辺が、他方の導電体の 2つの辺にそれ ぞれ整列していてもよい。そのように整列させることはアンテナをコンパクトに小型化 する等の観点から好ましい。
[0019] インダクタは、屈曲した導電性の線路で形成されてもよいし、集中素子で形成されも よい。導電性の線路で形成すると、アンテナのパターンと同様に(場合によっては同 時に)パターニングできる点で、それは製造工程の簡易化の観点から好ましい。また 、線路長を調整することでインダクタンスの値を適切に調整することができる。なお、 給電部に並列に設けられたインダクタのインダクタンスを調整することとは別に、第 1 及び第 2の放射素子の双方又は一方の一部分を除去することで、 RFタグのインピー ダンスが調整されてもょレ、。
[0020] アンテナを支持する絶縁層はポリエチレンテレフタレート(PET)層及びスぺーサ層 を少なくとも含む多層構造を有してもよい。例えばスぺーサ層に PETフィルムを貼り 付けることで RFタグを簡易に製造することができる。
[0021] アンテナ層を支持する絶縁層の裏面に導電層が設けられてもよい。これは、 RFタグ の使用態様によらず、 RFタグの裏面側で接地導体を確保できる点で好ましい。裏面 に設けられる導電層は一面に斑なく設けられてもよいし、網目状のパターンを有する ように設けられてもよレ、。後者は金属材料を節約する観点から好ましレ、。
実施例 1
[0022] 図 1A〜Cは本発明の一実施例による RFタグを示す。図 1Aは RFタグの平面図を 示す。図 IBは RFタグの側面図を示す。図示されるように RFタグは絶縁性のスぺー サ 15と、スぺーサ 15に付けられた絶縁性フィルム 10と、絶縁性フィルム 10上に形成 されたアンテナパターンとを有する。
[0023] スぺーサ 15は例えば数ミリメートルの厚さを有し、例えば 2. 3のような所定の比誘 電率を有する。 RFタグは導電性の対象物(不図示)に取り付けられ、その対象物はス ぺーサ 15の裏面(絶縁性フィルム 10が付けられていない側の面)に取り付けられる。 導電性の対象物には例えばパーソナルコンピュータの筐体、スチール製の事務用品 、建築現場の鉄骨材料その他の適切な如何なる導電性の物品が含まれてもよい。導 電性の対象物の表面が充分に大きな導電性を有してレ、なレ、ことがある。例えば導電 性の対象物の塗装材料や表面の凹凸状態等に起因して、その表面が導体としての 性質を充分に発揮しない場合がある力もしれない。このような場合には図 1Cに示さ れるようにスぺーサ 15の裏面に導電層 17が形成されてもょレ、。
[0024] 絶縁性フィルム 10はその上に適切なアンテナのパターンを形成することができる如 何なる層で形成されてもよレ、。本実施例では絶縁性フィルム 10はポリエチレンテレフ タレート(PET)材料から形成される。
[0025] 図 1 Aに示されるようにアンテナのパターンは図中左右の長さ方向に対称性を有す る。このパターンで形成されるアンテナは平面アンテナを形成し、第 1の放射素子 11 と、第 2の放射素子 12と、それらの間に直列に接続された給電部 13と、給電部 13に 並列に接続されたインダクタ 14とを有する。
[0026] 第 1の放射素子 11 , 12は長さ方向に沿う帯状の幅の広い形状を有する。給電部 13 は幅の狭い線路により第 1及び第 2の放射素子 11 , 12の間に直列に接続される。実 際には給電部 13を示す破線の中に集積回路も含まれてレ、る。この集積回路はアン テナを通じてリーダ (又は質問器)から受信した信号を利用して電力を確保し、受信し た信号 (制御信号)の指示内容に応じて適切な応答信号を作成し、それを送信する 処理を行う。第 1 ,第 2の放射素子 11 , 12及び給電部 13はアンテナがダイポールァ ンテナとして動作するための中心的な役割を果たす。インダクタ 14は給電部 13に並 列に設けられ、幅の狭い線路で形成され、矩形の形状を有する。インダクタ 14の平 面形状は矩形に限定されないが、それは少なくとも閉曲線状に形成され、動作時に 誘導素子として機能することを要する。主にインダクタ 14はアンテナのインピーダンス を給電部 13の集積回路と整合させるために使用される。従ってインダクタ 14は絶縁 性フィルム上の平面的な線路ではなく立体的な集中素子で構成されてもょレ、。但し、 製造工程の簡易化の観点からは、図示のようにインダクタ 14を線路で形成し、アンテ ナのパターン形成時にインダクタも同時に形成することが有利である。このようなアン テナのパターンを採用することで、アンテナの全長 Lを使用波長の半分より短くするこ とができる。本実施例では使用周波数が 950MHz (これは 316mmの波長に対応す る)である場合に、全長 Lを 60mm程度にすることができ、それを半波長(158mm)よ りも非常に短くすることができる。
[0027] アンテナのパターンは図 1に示されるものに限定されず、図 2乃至図 7に例示される ように様々なパターンが使用されてもよい。図 2に示されるように必要に応じてインダ クタンスが更に大きくなるようにインダクタ 14が形成されてもよい。インダクタ 14は矩形 でなくてもよレ、。図 3に示されるように円弧状に形成されてもよレ、。インダクタ 14は、図 1, 2に示されるように帯状の 2枚の導電板(11 , 12)と同一直線上に並んでもよいし、 図 4に示されるように同一直線上に並んでいなくてもよい。第 1及び第 2の放射素子 1 1, 12は給電部 13に対して左右対称な形状ではなぐ図 5に示されるように点対称な 形状になっていてもよい。第 1及び第 2の放射素子 11 , 12を接続する幅の細い線路( 図 1A)は必須ではな 図 6に示されるようにそれが省略されてもよい。第 1及び第 2 の放射素子 11 , 12は導電板であることは必須ではなぐジグザグに蛇行した線路で メアンダ (meander)状に形成されてもょレ、。或いは図示されてレ、なレ、が網目状に放 射素子が形成されてもよい。
[0028] (シミュレーション例 1)
図 8A—Dは本発明による RFタグのアンテナ特性に関するシミュレーション例を示 す。図 8Aは想定されたアンテナの寸法を示す。このような寸法を有するアンテナが 縦 1 lmm、横(図中左右方向) 79mm及び厚さ(t) mmのスぺーサ上に形成されるも のとする。簡明化のため PETフィルム 10による影響は省略されている。アンテナの全 長は 73mmであり、アンテナのパターンの厚みは 35 μ mとする。また、スぺーサの比 誘電率は 2. 3であり、誘電損失(tan δ )は 2 X 10—4であるとする。図 8Αに示されるよ うに lmmの線路幅で縦 5mm及び横(s2) mmの矩形状の寸法を有するようにインダ クタは形成される。便宜上 s2をインダクタ長と呼ぶ。
[0029] 図 8Bに示される 3つのグラフは、スぺーサの厚み t = 3, 4, 5 (mm)の各々につい てチップ容量 C とインダクタ長 s2との関係をそれぞれ示す。ここで、チップ容量 C
CP CP
とは給電部に設けられる集積回路の容量である。一般に、アンテナと給電部の集積 回路に関する等価回路は図 9のように表せる。アンテナと集積回路が整合している場 合には、両者の抵抗成分が互いに等しいことに加えて、アンテナ側のインダクタンス
L と集積回路側の容量 C との間に所定の関係が成立する。即ち、
A CP
R =R ;及び
A CP
ω L = 、 ωし )
A CP
である。 ωは角周波数である。本実施例ではインダクタ長 s2を調節することでアンテ ナ側のインダクタンス L が調整され、それにより上記の関係が満たされるようにする。
A
用途にも依存するが、一例として容量 C が約 0. 6pFであったとする(典型的にはそ
CP
の容量は 0. 5pF乃至 0. 7pF程度の範囲内にあり、シミュレーションでは C =0. 57
CP
pFとしている。)。図 8ABを参照すると、スぺーサの厚み tが 5mmであったならば、ィ ンダクタ長 s2は約 18 (18. 61) mmにすべきことが分かる。
[0030] 図 8Cに示される 3つのグラフは、スぺーサ厚み t = 3, 4, 5 (mm)の各々について アンテナの利得(dBi)とインダクタ長 s2との関係を示す。図 8Bで導出された t = 5及 び s2 = 18. 61mmに対して、利得は 1. 54dBiであることを示す。
[0031] 図 8Dに示される 3つのグラフは、スぺーサ厚み t = 3, 4, 5 (mm)の各々について アンテナの抵抗(Ω )とインダクタ長 s2との関係を示す。図 8Bで導出された t = 5及び s2 = 18. 6 lmmに対して、抵抗は約 28k Ωであることを示す。
[0032] スぺーサの厚み tが 4mmであったならば、インダクタ長 s2は図 8B力 約 17 (16. 8 9) mmにする必要がある。この場合、アンテナの利得は図 8C力 約 0. 45dBiになり 、抵抗は図 8Dから約 25k Ωになることが分かる。更に、スぺーサの厚み tが 3mmであ つたならば、インダクタ長 s2は図 8B力 約 14. 5 (14. 68) mmにする必要がある。こ の場合、アンテナの利得は図 8C力も約— ldBiになり、抵抗は図 8Dから約 20k Qに なることが分かる。 [0033] 整合させるインピーダンスを決める要素(R, L及び利得)のうち、インダクタンス L
A A A
(容量 c )が最優先して決定される。これがインピーダンスの整合性に最も重要だか
CP
らである。アンテナの利得も重要であるが、仮にそれが高かったとしても集積回路と不 整合の状態であったならば、高利得の恩恵を得ることは困難になる。
[0034] ところで、図 8Bの 3つのグラフを参照すると、スぺーサの厚みが減るにつれてグラフ 力 り左側に表れることが分かる。これはスぺーサの厚み tが減るにつれて適切なイン ダクタ長 s2も減少することを意味する。従って、このシミュレーションの想定例でスぺ ーサの厚みを更に薄くしてゆくと、より短くインダクタ長を設定することを要し、材料の 加工が困難になる、或いは整合に適切な長さのインダクタ長を求めること自体が困難 になる力もしれなレ、。そこで本願の発明者等は図 10Aに示されるような更に小型のァ ンテナパターンを用いてシミュレーションを行った。
[0035] (シミュレーション例 2)
図 1 OAは想定されたアンテナの寸法を示す。このような寸法を有するアンテナが縦 11mm,横 79mm及び厚さ(t) mmのスぺーサ上に形成されるものとする。アンテナ のパターンの厚みは 35 /i mとする。また、スぺーサの比誘電率は 2. 3であり、誘電損 失(tan S )は 2 X 10_4であるとする。図 10Aに示されるようにインダクタは線幅が lm mであり、縦 5mm及び横(s2) mmの矩形状の寸法を有する。これらの事項は図 8A に示されるものと同じである力 アンテナの全長が 63mmに短くなつている点が異な る。
[0036] 図 10Bの 3つのグラフは、スぺーサの厚み t= l, 2, 3 (mm)の各々についてチップ 容量 C とインダクタ長 s2との関係をそれぞれ示す。図 10Cの 3つのグラフは、スぺー
CP
サ厚み t= l , 2, 3 (mm)の各々についてアンテナの利得(dBi)とインダクタ長 s2との 関係を示す。図 10Dの 3つのグラフは、スぺーサ厚み t= l , 2, 3 (mm)の各々につ レ、てアンテナの抵抗( Ω )とインダクタ長 s2との関係を示す。
[0037] 本実施例でもインダクタ長 s2を調節することでアンテナ側のインダクタンス L が調
A
整され、それにより上記の関係が満たされるようにする。シミュレーションでは C =0
CP
. 57pFとしてレヽる。スぺーサの厚み tが 3mmであったならば、インダクタ長 s2は図 10 B力 約 19. 5mmにする必要がある。この場合、アンテナの利得は約一 3. 5dBiに なり、抵抗は約 35k Qになることが分かる。スぺーサの厚み tが 2mmであったならば、 インダクタ長 s2は図 10B力も約 17. 5mmにする必要がある。この場合、アンテナの 利得は図 10C力 約一 5. 5dBiになり、抵抗は図 10Dから約 25k Qになることが分か る。更に、スぺーサの厚み tが lmmであったならば、インダクタ長 s2は図 10B力 約 1 3. 5mmにする必要がある。この場合、アンテナの利得は図 10C力も約— lOdBiに なり、抵抗は図 10Dから約 13k Ωになることが分かる。
[0038] このようにアンテナの全長を 73mmから 63mmに短縮することで、スぺーサの厚み t 力 ¾mmより薄くなつたとしても、適切な容量 C に対応するインダクタ長 s2を見出すこ
CP
とができ、インピーダンスを整合させることができる。
[0039] (シミュレーション例 3)
図 11Aはアンテナの各種のパラメータと飛距離の関係を示す。アンテナのスぺーサ の厚み t、アンテナの寸法、インダクタ長 s2及び利得の間の関係は、図 8及び図 10に 示されるシミュレーション結果から得られたものと同じである。基準アンテナに対する 飛距離の比率とは、 2dBiの利得を有する半波長ダイポールアンテナ (厚さ tのスぺー サで支持されている)の通信可能な距離 (基準距離)と、本実施例による半波長より短 いアンテナの通信可能な距離との比率 [%]である。通信可能な距離は通信環境に よって変化する。例えば通信可能な距離は RFタグ周囲の無線通信環境や、 RFタグ が取り付けられる対象物の導電性、種類及び寸法等によっても変化する。飛距離例( その 1)では基準距離が 230cmに設定され、飛距離例(その 2)では基準距離が 300 cmに設定されている。後者は前者より良好な通信環境であることを示す。
[0040] スぺーサの厚さが 1又は 2mmの場合は、図 10Aに示されるような全長の短いアン テナが使用される。この場合、図表中第 2行及び第 3行の比率の列に示されるように 基準アンテナに対する飛距離の比率は約 26%及び約 42。/0になる。スぺーサの厚さ が 3, 4及び 5mmの場合は、図 8Aに示されるような全長の長いアンテナが使用され る。この場合、図表中第 4行乃至第 6行の比率の列に示されるように、基準アンテナ に対する飛距離の比率はそれぞれ約 71 %、約 84%及び約 95%になる。基準距離 力 S230cmの場合及び 300cmの場合について、スぺーサの厚みと飛距離との関係を グラフ化したものが図 11Bに示されている。図示されているようにスぺーサの厚みが 増えるにつれて飛距離が増えていることが分かる。本実施例によれば、半波長 (約 16 cm)より力なり短レ、長さ(6〜7cm)のアンテナで、半波長ダイポールアンテナに匹敵 する利得及び飛距離を達成することができる。これにより非常に小型の RFタグが得ら れる。
[0041] (シミュレーション例 4)
図 12は 2つのアンテナパターンに対する周波数特性を示すスミスチャートである。こ のシミュレーションでは、図 8Aに示されるように全長 Lが 73mmであり、インダクタ長 s 2が 13mmであり、スぺーサの厚み tが 3mmであるアンテナ(便宜上、長アンテナとい う。)と、図 10A示されるように全長が 63mmであり、インダクタ長 s2が 19mmであり、 スぺーサの厚み tが 3mmであるアンテナ(便宜上、短アンテナとレ、う)とが用意された 。何れもスぺーサの比誘電率は 2. 3である。この短アンテナ及び長アンテナに対して 、周波数を 800MHzから 1. 1GHzまで 20MHz刻みにインピーダンスを測定し、スミ スチャートにプロットしたものが図 12に示されている。図中〇印でプロットされている 軌跡は短アンテナに対するものであり、秦印でプロットされている軌跡は長アンテナ に対するものである。該して周波数を徐々に高くしてゆくと、スミスチャート上では、ァ ンテナのインピーダンスはある円の周りを時計回りに移動してゆく軌跡を描く。何れの アンテナも周波数の変動に対してインピーダンスの変動が少ないので、両者は広帯 域の製品用途に使用することができる。このシミュレーション結果によれば、インピー ダンス変動は短アンテナの方がより小さレ、ので、短アンテナは特に広帯域に適してレヽ ることが分かる。
実施例 2
[0042] 以下に示されるシミュレーション例は、第 1実施例のシミュレーション例 1〜4と同様 の手法で行われる。但し、第 2実施例で説明される以下のシミュレーション例 5〜8で は、シミュレーションで想定されるスぺーサの特性が異なる。第 1実施例でのスぺーサ は比誘電率が 2. 3であり、誘電損失 (tan δ )が 2 X 10_4であったが、第 2実施例で のスぺーサは比誘電率が 3· 0であり、誘電損失(tan δ )が 0· 01である。
[0043] (シミュレーション例 5)
図 13Aの 3つのグラフは、スぺーサ厚みの t = 3, 4, 5 (mm)の各々についてチップ 容量 C とインダクタ長 s2との関係をそれぞれ示す。図 13Bの 3つのグラフは、スぺー
CP
サ厚み t = 3, 4, 5 (mm)の各々についてアンテナの利得(dBi)とインダクタ長 s2との 関係を示す。図 13Dの 3つのグラフは、スぺーサ厚み t = 3, 4, 5 (mm)の各々につ いてアンテナの抵抗(Ω )とインダクタ長 s2との関係を示す。シミュレーションでは図 8 Aに示されるような寸法を有する全長 73mmのアンテナを利用することが想定されて いる。
[0044] 本実施例でもインダクタ長 s2を調節することでアンテナ側のインダクタンス L が調
A
整され、それにより上記の関係が満たされるようにする。シミュレーションでは C =0
CP
. 57pFとしてレヽる。スぺーサの厚み tが 5mmであったならば、インダクタ長 s2は図 13 Aから約 12mmにする必要がある。この場合、アンテナの利得は約— 2. 2dBiになり 、抵抗は約 4. 2k Ωになることが分かる。スぺーサの厚み tが 4mmであったならば、ィ ンダクタ長 s2は図 13Aから約 9. 5mmにする必要がある。この場合、アンテナの利得 は図 13B力ら約ー 3. 5dBiになり、抵抗は図 13C力ら約 2. 8k Ωになること力 S分力、る。 更に、スぺーサの厚み tが 3mmであったならば、インダクタ長 s2は図 13Aから約 6m mにする必要がある。この場合、アンテナの利得は図 13Bから約一 5. 2dBiになり、 抵抗は図 13Cから約 1. 3k Ωになることが分かる。
[0045] (シミュレーション例 6)
図 14Aの 3つのグラフは、スぺーサの厚み t= l , 2, 3 (mm)の各々についてチップ 容量 C とインダクタ長 s2との関係をそれぞれ示す。図 14Bの 3つのグラフは、スぺー
CP
サ厚み t= l , 2, 3 (mm)の各々についてアンテナの利得(dBi)とインダクタ長 s2との 関係を示す。図 14Cの 3つのグラフは、スぺーサ厚み t= l, 2, 3 (mm)の各々につ いてアンテナの抵抗(Ω )とインダクタ長 s2との関係を示す。このシミュレーションでは 図 10Aに示されるような寸法を有する全長 63mmのアンテナを利用することが想定さ れている。
[0046] 本実施例でもインダクタ長 s2を調節することでアンテナ側のインダクタンス L が調
A
整され、それにより上記の関係が満たされるようにする。シミュレーションでは C =0
CP
. 57pFとしてレヽる。スぺーサの厚み tが 3mmであったならば、インダクタ長 s2は図 14 Aから約 14. 5mmにする必要がある。この場合、アンテナの利得は約— 7dBiになり 、抵抗は約 6. 5k Ωになることが分かる。スぺーサの厚み tが 2mmであったならば、ィ ンダクタ長 s2は図 14Aから約 11mmにする必要がある。この場合、アンテナの利得 は図 14Bから約 _ 9. 4dBiになり、抵抗は図 14Cから約 3. 9k Ωになることが分かる。 更に、スぺーサの厚み tが lmmであったならば、インダクタ長 s2は図 14Aから約 6m mにする必要がある。この場合、アンテナの利得は図 14B力 約一13. 2dBiになり、 抵抗は図 14C力 約 1. 2k Ωになることが分かる。
[0047] このようにアンテナの全長を 73mmから 63mmに短縮することで、スぺーサの厚み t 力 ¾mmより薄くなつたとしても、適切な容量 C に対応するインダクタ長 s2を見出すこ
CP
とができ、インピーダンスを整合させることができる。
[0048] (シミュレーション例 7)
図 15Aはアンテナの各種のパラメータと飛距離の関係を示す。アンテナのスぺーサ の厚み t、アンテナの寸法、インダクタ長 s2及び利得の間の関係は、図 13及び図 14 に示されるシミュレーション結果から得られたものと同じである。図 11Aの図表と同様 に、基準アンテナに対する飛距離の比率は、 2dBiの利得を有する半波長ダイポール アンテナの通信可能な距離 (基準距離)と、本実施例による半波長より短いアンテナ の通信可能な距離との比率 [%]である。飛距離例(その 1)では基準距離が 230cm であり、飛距離例(その 2)では基準距離が 300cmに設定されている。
[0049] スぺーサの厚さが 1 , 2及び 3mmの場合は、図 10Aに示されるような全長の短いァ ンテナが使用される。この場合、図表中第 2行及び第 3行の比率の列に示されるよう に、基準アンテナに対する飛距離の比率は約 17%、約 27%及び約 35。/。になる。ス ぺーサの厚さが 4及び 5mmの場合は、図 8Aに示されるような全長の長レ、アンテナが 使用される。この場合、図表中第 4行乃至第 6行の比率の列に示されるように、基準 アンテナに対する飛距離の比率はそれぞれ約 53%及び約 62%になる。基準距離が 230cmの場合及び 300cmの場合について、スぺーサの厚みと飛距離との関係をグ ラフ化したものが図 15Bに示されている。図示されているようにスぺーサの厚みが増 えるにつれて飛距離も増えていることが分かる。本実施例によっても、半波長 (約 16c m)よりかなり短レ、長さ(6〜7cm)のアンテナでもその割には長レ、飛距離を達成する こと力 Sできる。これにより非常に小型の RFタグが得られる。 [0050] (シミュレーション例 8)
図 16は 2つのアンテナパターンに対する周波数特性を示すスミスチャートである。こ のシミュレーションでも図 12と同様に、図 8Aに示されるように全長が 73mmであり、ィ ンダクタ長 s2が 5mmであり、スぺーサの厚み tが 3mmであるアンテナ(便宜上、長ァ ンテナという。)と、図 10A示されるように全長が 63mmであり、インダクタ長 s2が 11m mであり、スぺーサの厚み tが 3mmであるアンテナ(便宜上、短アンテナという)とが用 意された。第 1実施例で使用されたスぺーサとは異なり、第 2実施例で使用されるスぺ ーサは 3· 0の比誘電率を有し、 0. 01の誘電損失(tan δ )を有する。この短アンテナ 及び長アンテナに対して、周波数を 800MHzから 1. 1GHzまで 20MHz刻みにイン ピーダンスを測定し、スミスチャートにプロットしたものが図 16に示されている。図中〇 印でプロットされている軌跡は短アンテナに対するものであり、 ·印でプロットされて レ、る軌跡は長アンテナに対するものである。該して周波数を徐々に高くしてゆくと、ス ミスチャート上では、アンテナのインピーダンスはある円の周りを時計回りに移動して ゆく軌跡を描く。長アンテナは周波数の変化に応じてインピーダンスが大きく変化す るので、長アンテナは広帯域の製品用途には適していない(狭帯域の製品用途には 使用できる。)。短アンテナは周波数の変動に対してインピーダンスの変動が少ない ので、それは広帯域の製品用途に使用することができる。図 16に示される例では図 12に示される例よりもインピーダンスの周波数変化が大きいのは、使用される誘電体 の誘電率の相違に起因する。誘電率の低レ、方が広帯域の製品用途に適してレ、る。 実施例 3
[0051] 図 1に示されるような RFタグは様々な手法で製造することができる。例えば第 1の絶 縁層 15上に第 2の絶縁層 10が設けられ、第 2の絶縁層 10上に所望の導電性のパタ ーンが形成され、給電部 13に集積回路が搭載されてもよい。必要に応じて第 1の絶 縁層 15の裏面に接地導体 17が設けられてもよい。導電性のパターン (アンテナ)の 下地の絶縁層は、単層構造でもよいし、 2以上の絶縁層を含む多層構造でもよい。 或いは図 17Aに示されるように、アンテナの導電層とその下地側の絶縁層とが別々 に形成された後に、両者を張り合わせることで最終的な RFタグが形成されてもよい。 アンテナの導電層の部分は、例えば PETフィルム 10のような薄い絶縁層にアンテナ 用の導電性のパターンを形成することで用意することができる。製造設備や商取引の 実情に依存して適切な製造方法を適宜選択することができる。以下に説明される本 発明の第 3実施例は、アンテナの導電層とその下地側の絶縁層とが別々に形成され る場合に有利である。
[0052] ところで、本発明による RFタグは導電性の対象物に取り付けられた場合に所望の 無線通信を行うことができるように、アンテナの寸法や絶縁層の材料特性 (誘電率や 誘電損失等)等が選択される。従って、アンテナの導電層の部分が用意されたとして も、それ単独では RFタグとしては充分に機能しないことが予想できる。
[0053] 図 17Bはアンテナの導電層だけの平面図及び側面図を示す。アンテナは図 8Aに 示されるような寸法を有し、インダクタ長 s2は RFタグの完成後の使用に備えて 15m mに設定されている。図 17Cは図 17Bに示されるような製造工程途中のアンテナに 対するシミュレーション結果を示す。このシミュレーション結果は、アンテナと集積回 路とを整合させる場合に考慮される容量 C と通信に使用される周波数との関係を示
CP
す。実際の製品では例えば 950Μ (9· 5Ε + 08) Hzの周波数で動作することが予定 される。上述したように集積回路側の容量は典型的には 0. 6pF程度である。図示の シミュレーション結果によれば、アンテナの導電層の部分だけでは 950MHzで 1. 0 より大きな容量になり、アンテナと集積回路は充分に整合していないことが分かる。従 つて、この状態ではアンテナを介して良好な無線通信を行うことはできなレ、。
[0054] 図 18Aは本発明の一実施例による製造工程途中のアンテナのパターンを示す。図 示されているように第 1及び第 2の放射素子に追加的な導電性の線路がそれぞれ付 カロされている。追加的な導電性の線路はアンテナの長さ方向(図中左右方向)に沿 つて左右対称的に伸び、複数回屈曲している。言い換えれば追加的な導電性の線 路は蛇行してメアンダ (meander)状に用意されてレ、る。図示の例では追加的な線路 は lmmの幅を有し、アンテナの左端又は右端から 30mm程度の範囲内に収まるよう に線路が 2回折り返されている。このため、左右の放射素子はそれぞれ 90 (30 X 3) mmの線路の長さだけ長く延長される。
[0055] 図 18Bは図 18Aに示されるようなアンテナに対するシミュレーション結果を示す。こ のシミュレーション結果も、アンテナと集積回路とを整合させる場合に考慮される容量 C と通信に使用される周波数との関係を示す。集積回路側の容量は典型的には 0
CP
. 6pF程度である。図示のシミュレーション結果によれば、 950MHzで 0. 6程度の適 切な容量になり、アンテナと集積回路は整合することが分かる。従って、製造工程途 中のこの状態でアンテナを介した無線通信を行うことができる。このことは RFタグが 未完成であってもそれを用いて製品管理や物流管理等を行えることを意味する。例 えばアンテナの導電性のパターンを PETフィルムにプリンタで印刷する場合に、プリ ンタが RFタグ力も製造番号等を読み取りながら印刷してもよレ、。印刷の際に読み取 つた情報から導出された情報をアンテナの側に印刷してもよい。例えばプリンタが RF タグから製造番号等を読み取り、 PETフィルム側に製造者を示す情報を印刷し、そ の RFタグ又は RFタグの付される対象物が真正であることを保障してもよい。
[0056] メアンダ状に形成された付加的な導電性の線路は完成された RFタグにとっては不 要な要素である。従って、製造工程途中での何らかの無線通信が行われた後に、付 加的な線路は除去される。図 18Aに示される例では図中 X印で示される地点で線路 が物理的に切断される。付加的な線路は全て除去されてもよいし、 X印の部分をパ ンチングで切断した後に残りの線路がそのまま残されてもよい。不要な線路が RFタグ 完成後の無線通信に影響しなければよいからである。ただし、動作特性をなるベく確 実にする観点からは不要な線路は全て除去することが望ましい。
[0057] 図 19Aは本発明の一実施例による製造工程途中のアンテナのパターンを示す。こ の例では、図示されているように一方の放射素子 (右側)にのみ追カ卩的な導電性の線 路が付加されている。追加的な導電性の線路はアンテナの長さ方向(図中左右方向 )に沿って伸びている。本実施例では付加的な線路は蛇行しておらず、直線的であ る。図示の例では追加的な線路は lmmの幅を有し、アンテナの右端から 63mmの 長さを有する。このため、右側の放射素子はその分だけ長く延長される。
[0058] 図 19Bは図 19Aに示されるようなアンテナに対するシミュレーション結果を示す。こ のシミュレーション結果も、アンテナと集積回路とを整合させる場合に考慮される容量 C と通信に使用される周波数との関係を示す。集積回路側の容量は典型的には 0
CP
. 6pF程度である。図示のシミュレーション結果によれば、 950MHzで 0. 6程度の適 切な容量になり、アンテナと集積回路は整合することが分かる。従って、このようなァ ンテナのパターンであっても、製造工程途中のこの状態で無線通信を行うことができ る。
[0059] この付カ卩的な導電性の線路は完成された RFタグにとっては不要な要素である。従 つて、製造工程途中での何らかの無線通信が行われた後に、付加的な線路は除去 される。図 19Aに示される例では図中 X印で示される地点で線路が物理的に切断さ れる。付カ卩的な線路は全て除去されてもよいし、 X印の部分をパンチングで切断した 後に残りの線路がそのまま残されてもよい。
[0060] なお、付加的な線路は図 19Aに示されるように一方の放射素子だけに設けられて もよいし、双方の放射素子に設けられてもよい。一例として後者の場合には給電部に 対してインダクタが設けられている側とそうでない側の双方に付加的な線路がそれぞ れ設けられてもよい。図 18A,図 19Aでは放射素子に導電性の線路をつなげること でアンテナの長さが延長されたが、線路でなく 2次元的な平面素子で追加的なアン テナが形成されてもよい。
[0061] 図 20は図 19Aに示されるようなアンテナに対するシミュレーション結果を示す。この シミュレーション結果は、付加的な線路の長さ s3と、アンテナ及び集積回路を整合さ せる場合に考慮される容量 C との関係(実線のグラフ)、及び利得との関係 (破線の
CP
グラフ)を示す。実線のグラフに示されるように、付カ卩的な線路の長さ s3を 60mm近 辺に設定することで、適切な容量及び利得を得ることができる。
[0062] 図 21は 2つの図 18Aに示されるような形状のアンテナパターン(タイプ I)と、図 19A に示されるような形状のアンテナパターン (タイプ II)に対する周波数特性を示すスミ スチャートである。タイプ I, IIのアンテナに対して、周波数を 800MHzから 1. 1GHz まで 10MHz刻みにインピーダンスを測定し、スミスチャートにプロットしたものが図 21 に示されている。上述したようにスミスチャート上では周波数を低い側から徐々に高く してゆくと、インピーダンスはある円に沿って時計回りに軌跡を描く。図示のシミュレ一 シヨン結果によれば、タイプ Iのアンテナ(図 18A)は第 1象限で比較的小さな円を描 いている。タイプ IIのアンテナ(図 19A)は比較的大きな円を描いている。従ってタイ プ Iはタイプ IIよりも広帯域の製品用途に適していることが分かる。但し、製造の容易 性やコストの観点からはタイプ Iよりタイプ Πの方が有利である。 実施例 4
[0063] 第 1実施例で説明された図 8B, 10Aではインダクタ長 s2と容量 C との関係が検討
CP
された。例えば比誘電率 ε が 2. 3のスぺーサの厚さ tが 3mmであってインダクタ長 s 2が 15mmの場合に、アンテナの全長 Lが 73mmのときに容量 C は約 0. 55pFにな
CP
り、全長 Lが 63mmのときに容量 C は約 0. 8pFになっていた。
CP
[0064] 第 2実施例で説明された図 13A, 14Aでもインダクタ長 s2と容量 C との関係が検
CP
討された。例えば比誘電率 ε が 3. 0のスぺーサの厚さ tが 3mmであってインダクタ 長 s2が 6mmの場合に、アンテナの全長 Lが 73mmのときに容量 C は約 0. 6pFに
CP
なり、全長 Lが 63mmのときに容量 C は 1 , 6pFより大きくなつていた。
CP
[0065] これらの関係から、アンテナの全長 Lが短くなると容量 C は増え、アンテナの全長
CP
Lが長くなると容量 C は減ることが予想される。これは、インダクタ長 s2を調整するの
CP
とは別に、アンテナ長 Lを調整することで適切な容量 C に合わせることができること
CP
を示唆する。本発明の第 4実施例ではこのような観点からアンテナの全長 Lが調整さ れる。
[0066] 図 22Aはアンテナの全長 Lを 63〜73mmの間で変化させた場合の容量 C を示
CP
す。スぺーサの厚み tは 3mmであり、インダクタ長 s2は 15mmである。図示されるよう に、全長 Lが増加すると容量 C は減少していることが分かる。図 22Aによれば、容量
CP
を約 0. 6pFにするには全長 Lを約 67mmにすればよいことが分かる。図 22Bはアン テナの全長 Lと利得との関係を示す。全長が 67mmの場合に利得は約— 4. 5dBiに なることが分かる。図 22Cはアンテナの全長 Lと抵抗との関係を示す。全長が 67mm の場合に抵抗は 20k Ωになることが分かる。
[0067] 本実施例によれば、アンテナのインダクタ長 s2ではなぐアンテナの全長 Lを調整 することで、アンテナと集積回路のインピーダンスが整合させられる。インダクタ長を 調整するには導電性の線路のパターンを変更しなければならいので、線路変更に伴 う半田付け等の作業が必要になる。したがって半田付けの良否がアンテナの損失抵 抗等に影響を及ぼす。これに対して、本実施例では半田付けの変更等は不要であり 、導電性のパターンの切断精度がアンテナの特性に影響を及ぼすことになる。
[0068] 一方、図 8Aのアンテナの寸法はスぺーサの厚みが比較的厚い場合に使用され、 図 10Aのアンテナの寸法はスぺーサの厚みが比較的薄い場合に使用された。従つ て、アンテナの下地側に使用されるスぺーサの厚みに依存して、アンテナの全長 が 適宜調整されることが望ましい。例えば図 23に示されるように、 PETフイノレム 10上に 導電性のパターンと共にスぺーサの厚みに応じた切断箇所をマーキングしておくと、 アンテナ長の調整が更に容易になる。図 23ではスぺーサの厚みが 3, 4又は 5mmの 場合のそれぞれに応じて、アンテナの両端の位置がマーキングされている。更には 本実施例と上記の第 3実施例とを結合させてもよい。例えば切断箇所その他の情報 が RFタグの集積回路に予め記憶され、製造工程の途中でその情報がプリンタ等で 読み出され、読み出した情報に応じて切断箇所が算出され、その箇所を示すマーク がアンテナとともに PETフィルムに印刷されてもょレ、。
[0069] なお、アンテナを切断する方向は長さ方向に垂直な方向でなくてもよい。図 24で破 線で示されるように長さ方向に沿ってアンテナの一部が切り落とされてもよい。切断後 のアンテナの実行長が適切に短縮されればよいからである。より一般的には RFタグ の完成前後の双方で無線通信ができるように、アンテナの形状を変更することができ ればよレ、。
[0070] 以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれに限定されるわけでは なぐ本発明の要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

Claims

請求の範囲
[1] アンテナに接続された集積回路を有する RFタグであって、前記アンテナは、
第 1の放射素子と、
第 2の放射素子と、
第 1及び第 2の放射素子の間に直列に接続された給電部と、
給電部に並列に接続されたインピーダンス調整部と、
を有し、第 1及び第 2の放射素子の双方又は一方に接続される補助的な放射素子 は、当該 RFタグの完成前における前記集積回路との無線通信に使用され、当該 RF タグの完成後の無線通信には使用されない
ことを特徴とする RFタグ。
[2] 完成後の当該 RFタグは導電性の対象物と同行する
ことを特徴とする請求項 1記載の RFタグ。
[3] 当該 RFタグの完成後のアンテナは通信に使用される波長の半分より短い長さを有 する
ことを特徴とする請求項 1記載の RFタグ。
[4] 第 1及び第 2の放射素子が帯状に伸びる導電体でそれぞれ形成される
ことを特徴とする請求項 1記載の RFタグ。
[5] 帯状の導電体の一辺に沿って伸びる線路に前記給電部が接続される
ことを特徴とする請求項 4記載の RFタグ。
[6] 一方の帯状の導電体の伸びる方向に沿う該導電体の 2つの辺が、他方の導電体の 2つの辺にそれぞれ整列している
ことを特徴とする請求項 4記載の RFタグ。
[7] 前記インピーダンス調整部が、屈曲した導電性の線路で形成される
ことを特徴とする請求項 1記載の RFタグ。
[8] 前記アンテナを支持する絶縁層が、ポリエチレンテレフタレート層及びスぺーサ層 を少なくとも含む多層構造を有する
ことを特徴とする請求項 1記載の RFタグ。
[9] アンテナに接続された集積回路を有し、導電性の対象物と同行する RFタグを製造 する方法であって、
第 1の絶縁層の一方の面に所定の形状のアンテナを形成する第 1工程と、 前記所定の形状のアンテナを別の形状に変更する第 2工程と、
前記第 1の絶縁層の他方の面に第 2の絶縁層を結合する第 3工程と、
を有し、前記所定の形状のアンテナは、第 1の放射素子と、第 2の放射素子と、第 1 及び第 2の放射素子の双方又は一方に接続された補助的な放射素子と、第 1及び第 2の放射素子の間に直列に接続された給電部とを有するように形成される
ことを特徴とする方法。
[10] 前記第 1工程の後で前記第 1、第 2及び補助的な放射素子を用いた無線通信が行 われ、
前記第 2工程で前記補助的な放射素子の少なくとも一部が除去される
ことを特徴とする請求項 9記載の方法。
[11] 前記補助的な放射素子が、アンテナの長さ方向に沿う線路を含むように形成される ことを特徴とする請求項 9記載の方法。
[12] 前記補助的な放射素子が、メアンダ形状に形成される
ことを特徴とする請求項 11記載の方法。
[13] 前記無線通信により決定された情報が、前記第 1又は第 2の絶縁層上に付される ことを特徴とする請求項 10記載の方法。
[14] 1以上の場所を示すマークが、前記第 1又は第 2の絶縁層上に付される
ことを特徴とする請求項 10記載の方法。
[15] 前記第 2の絶縁層の厚みに対応するマークに合わせて、前記補助的な放射素子の 少なくとも一部が除去される
ことを特徴とする請求項 14記載の方法。
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